EP2679787A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Bremsklappe - Google Patents

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EP2679787A1
EP2679787A1 EP13001881.5A EP13001881A EP2679787A1 EP 2679787 A1 EP2679787 A1 EP 2679787A1 EP 13001881 A EP13001881 A EP 13001881A EP 2679787 A1 EP2679787 A1 EP 2679787A1
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EP
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exhaust gas
exhaust
brake flap
internal combustion
combustion engine
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Florian Kraft
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MAN Truck and Bus SE
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Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling at least one brake flap in the exhaust gas tract of an internal combustion engine charged via at least one exhaust gas turbocharger, in particular for commercial vehicles, according to the preamble of patent claim 1 and an apparatus for carrying out such a method according to the preamble of claim 9.
  • exhaust gas recirculation systems are used with partly high exhaust gas recirculation rates.
  • the achievable return rates depend, inter alia, on the pressure ratios between the boost pressure side of the internal combustion engine and the exhaust side. These pressure conditions can be influenced, for example, by a controllable throttle in the charge pressure line of the internal combustion engine.
  • the object of the invention is to provide a method and a device by means of which in a turbocharged internal combustion engine of the generic type with structurally simple means, in particular for the transient use improved operation of the internal combustion engine can be achieved.
  • the brake flap in the exhaust tract is also actuated in the fired operation of the internal combustion engine for a defined increase of the exhaust backpressure in a predetermined manner, the exhaust counterpressure always being kept below a threshold which excludes a response of the auxiliary brake device (EVB).
  • EVB auxiliary brake device
  • the above-described throttle valve in the boost pressure line can be omitted and the exhaust gas recirculation rate can be controlled in addition to the exhaust gas recirculation valve only by the modulation of the exhaust backpressure. Furthermore, by means of the activation of the brake flap in the fired operation of the internal combustion engine, its heating behavior in the cold driving region can be accelerated.
  • the at least one brake flap can be arranged particularly preferably upstream of the turbine of the at least one exhaust gas turbocharger, which in addition to a faster response of the back pressure control an improved function of the exhaust gas turbine can be achieved and this is relieved of high exhaust back pressures.
  • a pressure sensor in the exhaust gas tract can be provided upstream of the brake flap, the signals of which are fed to a control device controlling the brake flap.
  • the pressure sensor ensures accurate pressure detection and monitoring and can reliably counteract damaging pressure spikes in transient engine operation.
  • a further engine protection function can advantageously be controlled via the pressure sensor by controlling a reduction of the charge pressure and / or a reduction in the fuel injection quantity in the event of an excessively high exhaust backpressure, which in turn leads to a rapid pressure reduction in the exhaust gas tract.
  • a pressure sensor can also be provided in the charge pressure line, the signals of which are fed to a control device controlling the brake flap, the signals of the two pressure sensors in the exhaust tract and in the charge pressure line in the control device for triggering a defined pressure difference preferably being logically linked.
  • the pressure values upstream and downstream of the engine combustion chamber are compared and the brake flap is correspondingly controlled to set a defined pressure gradient.
  • the brake flap in fired operation can be controlled as a function of operating parameters of the internal combustion engine and / or specifications of a vehicle management computer. It is advantageous that the required Data in an engine control unit and / or in a vehicle control computer are already recorded anyway and require only one of the brake flap in fired operation with to be included modification.
  • a map for controlling the brake flap and the brake flap are controlled accordingly.
  • operating parameters for controlling the brake flap inter alia, temperatures of the internal combustion engine, the injection quantity of fuel, the rotational speed of the internal combustion engine and their load condition are detected and processed in the engine control unit control technology so that both a defined exhaust gas recirculation rate and possibly a rapid heating of the internal combustion engine can be realized .
  • the brake flap control can also be detected via the vehicle control computer, inter alia, the accelerator pedal position and / or the gear engaged in the transmission and / or a driver command and used to control the brake flap.
  • a device for carrying out the above method, a device is further proposed in which the arranged in the exhaust tract the brake flap upstream of the exhaust gas turbine of the exhaust gas turbocharger is actuated via an engine control unit in the fired operation of the internal combustion engine to control a defined exhaust back pressure.
  • the actuation of the brake flap can be effected pneumatically, hydraulically or particularly preferably electrically via a corresponding servomotor.
  • the internal combustion engine may have a register charge with a high-pressure turbocharger and a low-pressure turbocharger, wherein the brake flap is preferably inserted into the exhaust gas tract upstream of the exhaust gas turbine of the high-pressure turbocharger.
  • a brake flap which are preferably synchronously actuated by a servomotor.
  • only one pressure sensor can be used for both exhaust gas flows either in both exhaust gas flows per one pressure sensor or via a connecting line.
  • one exhaust gas recirculation line each having an integrated exhaust gas recirculation valve can branch off of the two exhaust gas flows upstream of the air valves, which are combined in at least one exhaust gas cooler and connected to the boost pressure line.
  • integrated exhaust gas recirculation valves for example electrically actuated timing valves
  • a pressure sensor in the charge pressure line downstream of a means for influencing the boost pressure may be arranged for a more refined control of the exhaust gas recirculation rate.
  • the means may be, for example, a controlled recirculation line from the boost pressure line to the exhaust tract downstream of the brake flap.
  • a per se known throttle valve or a throttle valve may be used.
  • the exhaust gas recirculation line and / or in the boost pressure line temperature sensors may be used, which are connected to the engine control unit for controlling the brake flaps or for indirectly influencing the exhaust gas recirculation and the example at too high temperature values to reduce the exhaust back pressure by controlling the brake flap With contributions.
  • the block diagram shows an example of a self-igniting six-cylinder four-stroke internal combustion engine 1 for commercial vehicles, which is shown only insofar as is necessary for the understanding of the present invention. Unless described, the internal combustion engine 1 may be of known type.
  • the internal combustion engine 1 is charged via a low-pressure exhaust gas turbocharger 2 and a high-pressure exhaust gas turbocharger 3, with the compressors 2a and 3a connected in series conveying combustion air via intercooler 4, 5 and a charge pressure line 6 to the internal combustion engine 1.
  • the compressors 2a and 3a are driven via the exhaust gas turbines 2b and 3b, which are switched on in an exhaust gas tract of the internal combustion engine 1. If necessary existing bypass devices for boost pressure control are not shown.
  • the exhaust gas tract is composed of two exhaust manifolds 7, 8, two exhaust pipes 9, 10, a further exhaust pipe 11 and a downstream exhaust gas aftertreatment device 12, such as an oxidation catalyst and / or a diesel particulate filter, separated up to the high-pressure exhaust gas 3b.
  • the further exhaust tract is not shown.
  • the gas exchange of the internal combustion engine 1 is controlled via inlet valves and exhaust valves of a valve control (not shown), which additionally has a known EVB function, in which, as stated above, initiated at a high exhaust back pressure intermediate opening of the exhaust valves and held by engagement in the valve control becomes.
  • the engine braking by closing the brake flaps 20 and subsequent EVB function is triggered via the vehicle control computer 22, for example by a driver-side brake command and the engine control unit 21 and takes place in a conventional manner, wherein the fuel supply is interrupted via the fuel injection system, not shown.
  • a brake signal for engine braking is not present and the internal combustion engine 1 is fired (supplied with fuel via the engine control unit 21 according to operating data of the internal combustion engine 1), then the brake flaps 20 are controlled by the positioning motor 19 in its valve position via the engine control unit 21 in such a way Demand a defined exhaust gas back pressure is generated, the either with cold engine 1, a faster heating to operating temperature or operating-warming internal combustion engine 1 a targeted exhaust gas recirculation rate on the exhaust gas recirculation valves 15 is adjustable.
  • a pressure sensor 24 is used, which detects the actual exhaust back pressure constantly and which is connected by signal technology with the engine control unit 21.
  • Another pressure sensor 24 is provided in the charge pressure line 6 downstream of the throttle valve 18.
  • a map for controlling the brake flaps 20 via the servo motor 19 when fired operation of the internal combustion engine 1 is stored, that according to the engine-specific data such as engine speed, load condition, injection quantity of fuel, various temperatures with the inclusion of temperature sensors 26, the pressure values of Pressure sensors 24 in the exhaust system 9, 10 and in the charge pressure line 6, and according to data of the vehicle control computer 22 such as accelerator pedal position, currently engaged gear, etc. indicating the exhaust gas recirculation and / or accelerated heating of the internal combustion engine 1 optimal position.
  • the exhaust back pressure is always kept below a predetermined pressure threshold, which precludes that the EVB function is initiated.
  • a motor protection function is further integrated, which reduces the boost pressure in the charge pressure line 6 by controlling the throttle valve 18 and / or by reducing the injection amount of fuel, the power of the internal combustion engine 1 moves back in the case of an inadmissible despite full open air valves 20 exhaust backpressure. If necessary, provided in the exhaust system bypass valves (waste gate) could be opened to lower the boost pressure.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiment. Instead of register charging via the exhaust gas turbochargers 2 and 3 could also a single charge with only one exhaust gas turbocharger or optionally with an exhaust gas turbocharger with variable turbine geometry and possibly only one exhaust gas flow may be provided.
  • the actuation of the brake flaps 20 in the fired operation of the internal combustion engine 1 can be controlled in a simplified manner only via the pressure sensors 24 or only via a map stored in the engine control unit 21 according to operating data of the internal combustion engine 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern zumindest einer Bremsklappe im Abgastrakt einer über zumindest einen Abgasturbolader aufgeladenen Viertakt-Brennkraftmaschine, insbesondere für Nutzkraftfahrzeuge, mit zumindest einem Zylinder und einer Ventilsteuerung mit einer Zusatzbremsfunktion, bei der das zumindest eine Auslassventil bei einem über die Bremsklappe erzeugten Abgasgegendruck in Zwischenöffnungsstellungen überführbar ist, sowie mit einer an den Verdichter des Abgasturboladers angeschlossenen Ladedruckleitung, an die ferner eine mit dem Abgastrakt stromauf der Bremsklappe verbundene, über ein Abgasrückführventil gesteuerte Abgasrückführleitung angeschlossen ist. Es wird vorgeschlagen, dass zur Erzielung eines verbesserten Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine die Bremsklappe (20) auch im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine (1) zur Erhöhung des Abgasgegendrucks angesteuert wird, wobei der Abgasgegendruck stets unterhalb eines Schwellwerts gehalten wird, der ein Ansprechen der Zusatzbremsvorrichtung (EVB) ausschließt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern zumindest einer Bremsklappe im Abgastrakt einer über zumindest einen Abgasturbolader aufgeladenen Brennkraftmaschine, insbesondere für Nutzkraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
  • Bekanntlich lässt sich die Staudruck-Bremswirkung von Viertakt-Brennkraftmaschinen bei geschlossener Bremsklappe im Abgastrakt noch dadurch steigern, dass durch Zwischenöffnen der Auslassventile eine Dekompressions-Bremswirkung überlagert wird, die beispielsweise durch den ansteigenden Abgasgegendruck initiiert wird, mit Eingriff in die Ventilsteuerung der Brennkraftmaschine. Solche auch als EVB (exhaust valve break) bezeichnete Zusatzbremsvorrichtungen sind zum Beispiel in der EP 0 736 672 B1 und in der EP 1 526 257 A2 beschrieben. Durch die DE 10 2008 032 774 A1 ist dazu eine Lösung mit hydraulischem Eingriff in die Ventilsteuerung beschrieben, mittels der bei temporär zu hohem Abgasgegendruck verhindert werden soll, dass im befeuerten Betriebszustand der Brennkraftmaschine ein schädliches Ansprechen der EVB (Ventilspringen) erfolgen kann.
  • Bei Brennkraftmaschinen mit Abgasnachbehandlungsvorrichtungen wie Katalysatoren, Dieselpartikelfilter, etc. und zur definierten Beeinflussung des Verbrennungsablaufs in der Brennkraftmaschine werden Abgasrückführeinrichtungen mit teils hohen Abgasrückführraten verwendet. Die erzielbaren Rückführraten sind unter anderem abhängig von den Druckverhältnissen zwischen der Ladedruckseite der Brennkraftmaschine und der Abgasseite. Diese Druckverhältnisse können zum Beispiel durch eine steuerbare Drosselklappe in der Ladedruckleitung der Brennkraftmaschine mit beeinflusst werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, mittels dem bei einer turboaufgeladenen Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art mit baulich einfachen Mitteln ein insbesondere für den instationären Einsatz verbesserter Betrieb der Brennkraftmaschine erzielbar ist.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen hierzu sind jeweils Gegenstand der darauf rückbezogenen Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Bremsklappe im Abgastrakt auch im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine zur definierten Erhöhung des Abgasgegendrucks in einer vorgegebenen Weise angesteuert wird, wobei der Abgasgegendruck stets unterhalb eines Schwellwerts gehalten wird, der ein Ansprechen der Zusatzbremsvorrichtung (EVB) ausschließt. Der erfindungsgemäße Vorschlag ermöglicht quasi ohne baulichen Mehraufwand eine gezielte und schnell reagierende Anhebung des Abgasgegendrucks im befeuerten Motorbetrieb auf Werte, die eine erhöhte Abgasrückführrate ermöglichen. Die Bremsklappe steuert somit im zumindest weitgehendst geschlossenem Zustand die Motorbremswirkung nebst EVB im Schubbetrieb und im befeuerten Motorbetrieb eine nur teilweise, die EVB nicht initiierende Druckerhöhung im Abgastrakt. Dadurch kann gegebenenfalls die vorstehend beschriebene Drosselklappe in der Ladedruckleitung entfallen und die Abgasrückführrate neben dem Abgasrückführventil nur durch die Modulation des Abgasgegendrucks gesteuert werden. Ferner kann mittels der Ansteuerung der Bremsklappe im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine deren Aufheizverhalten im Kaltfahrbereich beschleunigt werden.
  • Die zumindest eine Bremsklappe kann besonders bevorzugt stromauf der Turbine des zumindest einen Abgasturboladers angeordnet werden, wodurch neben einem schnelleren Ansprechverhalten der Gegendrucksteuerung eine verbesserte Funktion der Abgasturbine erzielbar ist und diese von hohen Abgasgegendrücken entlastet wird.
  • In einer vorteilhaften, weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann stromauf der Bremsklappe ein Drucksensor im Abgastrakt vorgesehen werden, dessen Signale einem die Bremsklappe steuernden Steuergerät zugeführt werden. Der Drucksensor stellt eine präzise Druckerfassung und Überwachung sicher und kann so zuverlässig schädlichen Druckspitzen im instationären Motorbetrieb entgegenwirken.
  • Über den Drucksensor kann zudem in vorteilhafter Weise eine weitere Motorschutzfunktion gesteuert werden, indem bei zu hohem Abgasgegendruck trotz voll geöffneter Bremsklappe eine Reduzierung des Ladedrucks und/oder eine Reduzierung der Kraftstoff-Einspritzmenge gesteuert wird, die wiederum zu einer schnellen Druckabsenkung im Abgastrakt führt.
  • Das Weiteren kann auch in der Ladedruckleitung ein Drucksensor vorgesehen werden, dessen Signale einem die Bremsklappe steuernden Steuergerät zugeführt werden, wobei bevorzugt die Signale der beiden Drucksensoren im Abgastrakt und in der Ladedruckleitung im Steuergerät zur Einsteuerung einer definierten Druckdifferenz logisch verknüpft werden. Es werden somit die Druckwerte stromauf und stromab des Motorbrennraums verglichen und die Bremsklappe zur Einstellung eines definierten Druckgefälles entsprechend angesteuert.
  • Alternativ zu dem Drucksensor im Abgastrakt oder bevorzugt zusätzlich dazu kann die Bremsklappe im befeuerten Betrieb abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und/oder von Vorgaben eines Fahrzeugführungsrechners gesteuert werden. Dabei ist von Vorteil, dass die dazu erforderlichen Daten in einem Motorsteuergerät und/oder in einem Fahrzeugführungsrechner ohnehin bereits erfasst sind und nur einer die Bremsklappe im befeuerten Betrieb mit einzubeziehenden Modifikation bedürfen.
  • So kann in dem Motorsteuergerät nach Maßgabe dieser Daten ein Kennfeld zur Steuerung der Bremsklappe abgelegt und die Bremsklappe entsprechend gesteuert werden. Insbesondere können als Betriebsparameter zur Steuerung der Bremsklappe unter anderem Temperaturen der Brennkraftmaschine, die Einspritzmenge an Kraftstoff, die Drehzahl der Brennkraftmaschine und deren Lastzustand erfasst und im Motorsteuergerät regelungstechnisch so verarbeitet werden, dass sowohl eine definierte Abgasrückführrate als auch gegebenenfalls eine schnelle Aufheizung der Brennkraftmaschine verwirklichbar ist. In die Bremsklappensteuerung können ferner über den Fahrzeugführungsrechner unter anderem die Gaspedalstellung und/oder der eingelegte Gang im Wechselgetriebe und/oder ein Fahrerbefehl erfasst und zur Steuerung der Bremsklappe herangezogen werden.
  • Insbesondere zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens wird ferner eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der die im Abgastrakt angeordnete Bremsklappe stromauf der Abgasturbine des Abgasturboladers angeordnet ist, die über ein Motorsteuergerät auch im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine zur Einsteuerung eines definierten Abgasgegendrucks betätigbar ist. Die Betätigung der Bremsklappe kann dabei pneumatisch, hydraulisch oder besonders bevorzugt elektrisch über einen entsprechenden Stellmotor erfolgen.
  • Ferner kann die Brennkraftmaschine eine Registeraufladung mit einem Hochdruckturbolader und einem Niederdruckturbolader aufweisen, wobei die Bremsklappe bevorzugt stromauf der Abgasturbine des Hochdruckturboladers in den Abgastrakt eingesetzt ist.
  • Des Weiteren können bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern zwei Abgaskrümmer mit bis zur Abgasturbine getrennt geführten Abgasfluten vorgesehen und in beiden Abgasfluten je eine Bremsklappe eingesetzt sein, die bevorzugt synchron über einen Stellmotor betätigbar sind. Dazu können entweder in beiden Abgasfluten je ein Drucksensor oder über eine Verbindungsleitung nur ein Drucksensor für beide Abgasfluten verwendet sein.
  • Weiterhin können von den beiden Abgasfluten stromauf der Bremsklappen je eine Abgasrückführleitung mit je einem integrierten Abgasrückführventil abzweigen, die in zumindest einem Abgaskühler zusammengeführt und an die Ladedruckleitung angeschlossen sind. Über die separaten Abgasrückführleitungen mit integrierten Abgasrückführventilen (zum Beispiel elektrisch angesteuerten Taktventilen) kann eine noch präzisere Steuerung der jeweiligen Abgasrückführrate verwirklicht werden.
  • Gegebenenfalls kann zu einer noch verfeinerten Steuerung der Abgasrückführrate ein Drucksensor in der Ladedruckleitung stromab eines Mittels zur Beeinflussung des Ladedruckes angeordnet sein. Das Mittel kann zum Beispiel eine gesteuerte Umluftleitung von der Ladedruckleitung zum Abgastrakt stromab der Bremsklappe sein. Bevorzugt kann jedoch ein an sich bekanntes Drosselventil bzw. eine Drosselklappe verwendet sein.
  • Schließlich können zumindest in der Abgasrückführleitung und/oder in der Ladedruckleitung Temperatursensoren eingesetzt sein, die an das Motorsteuergerät zur Steuerung der Bremsklappen bzw. zur indirekten Beeinflussung der Abgasrückführung angeschlossen sind und die zum Beispiel bei zu hohen Temperaturwerten zu einer Verringerung des Abgasgegendrucks durch Aufsteuern der Bremsklappe mit beitragen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand eines beigefügten Blockschaltbilds einer Viertakt-Brennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung, einer Motorbremseinrichtung mit einer Bremsklappe und mit einer Abgasrückführeinrichtung näher beschrieben.
  • Das Blockschaltbild zeigt hier beispielhaft eine selbstzündende Sechszylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine 1 für Nutzkraftfahrzeuge, die nur soweit dargestellt ist, als dies für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Soweit nicht beschrieben kann die Brennkraftmaschine 1 bekannter Bauart sein.
  • Die Brennkraftmaschine 1 wird über einen Niederdruck-Abgasturbolader 2 und einen Hochdruck-Abgasturbolader 3 aufgeladen, wobei die hintereinander geschalteten Verdichter 2a und 3a Verbrennungsluft über Ladeluftkühler 4, 5 und eine Ladedruckleitung 6 zur Brennkraftmaschine 1 fördern.
  • Angetrieben sind die Verdichter 2a und 3a über die Abgasturbinen 2b und 3b, die in einen Abgastrakt der Brennkraftmaschine 1 eingeschaltet sind. Gegebenenfalls vorhandene Bypasseinrichtungen zur Ladedruckregelung sind nicht dargestellt.
  • Der Abgastrakt setzt sich soweit dargestellt aus zwei Abgaskrümmern 7, 8, zwei getrennt bis zur Hochdruck-Abgasturbine 3b geführten Abgasleitungen 9, 10, einer weiterführenden Abgasleitung 11 und einer nachgeschalteten Abgasnachbehandlungseinrichtung 12, wie zum Beispiel einem Oxydationskatalysator und/oder einem Dieselpartikelfilter, zusammen. Der weitere Abgastrakt ist nicht dargestellt.
  • Von den Abgasleitungen 9 und 10 zweigen zwei Abgasrückführleitungen 13, 14 ab, in die zwei Abgasrückführventile 15 (nur angedeutet, zum Beispiel elektrische Taktventile) und in der weiterführenden Abgasrückführleitung 16 zwei Abgaskühler 17 eingeschaltet sind. Die gemeinsame Abgasrückführleitung16 ist an die Ladedruckleitung 6 stromab eines als steuerbare Drosselklappe 18 ausgeführten Drosselventils angeschlossen.
  • In den Abgastrakt sind in die beiden Abgasleitungen 9, 10 (oder alternativ direkt in die Abgaskrümmer 7, 8) stromauf der Abgasturbine 3b je eine über einen elektrischen Stellmotor 19 gemeinsam betätigbare Bremsklappe 20 einer noch zu beschreibenden Motorbremse für ein Nutzkraftfahrzeug eingesetzt, die abhängig von einem elektronischen Motorsteuergerät 21 und einem Fahrzeugführungsrechner 22 gesteuert bzw. geregelt ist.
  • Der Gaswechsel der Brennkraftmaschine 1 wird über Einlassventile und Auslassventile einer Ventilsteuerung (nicht dargestellt) gesteuert, die zusätzlich eine an sich bekannte EVB-Funktion aufweist, bei der wie eingangs ausgeführt, bei hohem Abgasgegendruck ein Zwischenöffnen der Auslassventile initiiert und durch Eingriff in die Ventilsteuerung gehalten wird.
  • Die Motorbremsung durch Schließen der Bremsklappen 20 und anschließender EVB Funktion wird über den Fahrzeugführungsrechner 22, zum Beispiel durch einen fahrerseitigen Bremsbefehl und über das Motorsteuergerät 21 ausgelöst und erfolgt in an sich bekannter Weise, wobei die Kraftstoffzufuhr über die nicht dargestellte Kraftstoffeinspritzanlage unterbrochen ist.
  • Liegt ein Bremssignal für eine Motorbremsung nicht vor und ist die Brennkraftmaschine 1 befeuert (nach Betriebsdaten der Brennkraftmaschine 1 über das Motorsteuergerät 21 mit Kraftstoff versorgt), so werden die Bremsklappen 20 über den Stellmotor 19 in ihrer Klappenstellung über das Motorsteuergerät 21 so geregelt, dass bei Bedarf ein definierter Abgasgegendruck erzeugt wird, der entweder bei kalter Brennkraftmaschine 1 ein schnelleres Aufheizen auf Betriebstemperatur oder bei betriebswarmer Brennkraftmaschine 1 eine gezielte Abgasrückführrate über die Abgasrückführventile 15 einstellbar ist.
  • Dazu ist zunächst in einer Verbindungsleitung 23 zwischen den Abgasleitungen 9, 10 stromauf der Bremsklappen 20 ein Drucksensor 24 eingesetzt, der den Ist-Abgasgegendruck ständig erfasst und der mit dem Motorsteuergerät 21 signaltechnisch verbunden ist. Ein weiterer Drucksensor 24 ist in der Ladedruckleitung 6 stromab der Drosselklappe 18 vorgesehen. Mittels der beiden Drucksensoren 24 kann in dem Motorsteuergerät 21 die jeweilige Druckdifferenz erfasst und über den Stellmotor 19 auf definierte Sollwerte eingestellt werden.
  • Ferner sind in der gemeinsamen Abgasrückführleitung 16, in der Ladedruckleitung 6 stromab des Drosselventils 18 und in dem Ansaugverteiler 25 einheitlich mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnete Temperatursensoren eingesetzt, die ebenfalls signaltechnisch an das Motorsteuergerät 21 angeschlossen sind.
  • In dem Motorsteuergerät 21 ist ein Kennfeld zur Steuerung der Bremsklappen 20 über den Stellmotor 19 bei befeuertem Betrieb der Brennkraftmaschine 1 abgelegt, dass nach Maßgabe der motorspezifischen Daten wie Motordrehzahl, Lastzustand, Einspritzmenge an Kraftstoff, diverse Temperaturen mit Einbeziehung der Temperatursensoren 26, den Druckwerten der Drucksensoren 24 im Abgastrakt 9, 10 und in der Ladedruckleitung 6, sowie nach Daten des Fahrzeugführungsrechners 22 wie Gaspedalstellung, momentan eingelegter Getriebegang, etc. die zur Abgasrückführung und/oder beschleunigte Aufheizung der Brennkraftmaschine 1 optimale Position angibt. Der Abgasgegendruck wird dabei stets unterhalb einer vorgegebenen Druckschwelle gehalten, die ausschließt, dass die EVB-Funktion initiiert wird.
  • In das Motorsteuergerät 21 ist ferner eine Motorschutzfunktion integriert, die im Falle eines trotz voll geöffneter Bremsklappen 20 unzulässig hohen Abgasgegendrucks den Ladedruck in der Ladedruckleitung 6 durch Ansteuerung des Drosselventils 18 verringert und/oder durch Verringerung der Einspritzmenge an Kraftstoff die Leistung der Brennkraftmaschine 1 zurückfährt. Gegebenenfalls könnten auch im Abgastrakt vorgesehene Bypassventile (waste gate) zur Absenkung des Ladedrucks geöffnet werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Anstelle der Registeraufladung über die Abgasturbolader 2 und 3 könnte auch eine Einfachaufladung mit nur einem Abgasturbolader oder gegebenenfalls mit einem Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie und gegebenenfalls nur einer Abgasflut vorgesehen sein.
  • Ferner kann es ausreichen, die Abgasrückführrate über die Abgasrückführventile 15 nur durch die Bremsklappen 20 bzw. den erhöhten Abgasgegendruck zu definieren, so dass das Drosselventil 18 in der Ladedruckleitung 6 entfallen kann.
  • Die Betätigung der Bremsklappen 20 im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine 1 kann vereinfacht nur über die Drucksensoren 24 oder nur über ein im Motorsteuergerät 21 nach Betriebsdaten der Brennkraftmaschine 1 abgelegtes Kennfeld gesteuert werden.
    • Bezugszeichenliste
  • 1 Brennkraftmaschine
    2 Niederdruck-Abgasturbolader
    2a Verdichter
    2b Abgasturbine
    3 Hochdruck-Abgasturbolader
    3a Verdichter
    3b Abgasturbine
    4 Ladeluftkühler
    5 Ladeluftkühler
    6 Ladedruckleitung
    7 Abgaskrümmer
    8 Abgaskrümmer
    9 Abgasleitung
    10 Abgasleitung
    11 Abgasleitung
    12 Abgasnachbehandlungseinrichtung
    13 Abgasrückführleitung
    14 Abgasrückführleitung
    15 Abgasrückführventile
    16 Abgasrückführleitung
    18 Drosselklappe
    19 Stellmotor
    20 Bremsklappen
    21 Motorsteuergerät
    22 Fahrzeugführungsrechner
    23 Verbindungsleitung
    24 Drucksensoren
    25 Ansaugverteiler
    26 Temperatursensoren

Claims (15)

  1. Verfahren zum Steuern zumindest einer Bremsklappe im Abgastrakt einer über zumindest einen Abgasturbolader aufgeladenen Brennkraftmaschine, insbesondere einer Viertakt-Brennkraftmaschine, insbesondere für Nutzkraftfahrzeuge, mit zumindest einem Zylinder und einer Ventilsteuerung mit einer Zusatzbremsfunktion, bei der das zumindest eine Auslassventil bei einem über die Bremsklappe erzeugten Abgasgegendruck in Zwischenöffnungsstellungen überführbar ist, sowie mit einer an den Verdichter des Abgasturboladers angeschlossenen Ladedruckleitung, an die ferner eine mit dem Abgastrakt stromauf der Bremsklappe verbundene, über ein Abgasrückführventil gesteuerte Abgasrückführleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsklappe (20) auch im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine (1) zur definierten Erhöhung des Abgasgegendrucks in einer vorgegebenen Weise angesteuert wird, wobei der Abgasgegendruck stets unterhalb eines Schwellwerts gehalten wird, der ein Ansprechen der Zusatzbremsvorrichtung (EVB) ausschließt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Bremsklappe (20) stromauf der Turbine (3b) des zumindest einen Abgasturboladers (2, 3) angeordnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf der Bremsklappe (20) ein Drucksensor (24) im Abgastrakt (9, 10) vorgesehen wird, dessen Signale einem die Bremsklappe (20) steuernden Steuergerät (21) zugeführt werden, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass bei zu hohem Abgasgegendruck trotz geöffneter Bremsklappe (20) eine Reduzierung des Ladedrucks und/oder eine Reduzierung der Kraftstoff-Einspritzmenge gesteuert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ladedruckleitung (6) ein Drucksensor (24) vorgesehen wird, dessen Signale einem die Bremsklappe (20) steuernden Steuergerät (21) zugeführt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der beiden Drucksensoren (24) im Abgastrakt (9, 10) und in der Ladedruckleitung (6) im Steuergerät (21) zur Einsteuerung einer definierten Druckdifferenz logisch verknüpft werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsklappe (20) im befeuerten Betrieb abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine (1) und/oder von Vorgaben eines Fahrzeugführungsrechners (22) gesteuert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Motorsteuergerät (21) nach Maßgabe dieser Daten ein Kennfeld zur Steuerung der Bremsklappe (20) abgelegt und die Bremsklappe (20) entsprechend gesteuert wird, und/oder dass als Betriebsparameter zur Steuerung der Bremsklappe (20) definierte Temperaturen, und/oder die Einspritzmenge an Kraftstoff und/oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder der Lastzustand der Brennkraftmaschine erfasst und im Motorsteuergerät (21) regelungstechnisch verarbeitet wird oder werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass über den Fahrzeugführungsrechner die Gaspedalstellung und/oder der eingelegte Gang im Wechselgetriebe und/oder ein Fahrerbefehl erfasst und zur Steuerung der Bremsklappe (20) herangezogen wird oder werden.
  9. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens, insbesondere eines Verfahrens nach einem der vorgehrgehenden Ansprüche, zum Steuern zumindest einer Bremsklappe im Abgastrakt einer über zumindest einen Abgasturbolader aufgeladenen Brennkraftmaschine, insbesondere einer Viertakt-Brennkraftmaschine, insbesondere für Nutzkraftfahrzeuge, mit zumindest einem Zylinder und einer Ventilsteuerung mit einer Zusatzbremsfunktion, bei der das zumindest eine Auslassventil bei einem über die Bremsklappe erzeugten Abgasgegendruck in Zwischenöffnungsstellungen überführbar ist, sowie mit einer an den Verdichter des Abgasturboladers angeschlossenen Ladedruckleitung, an die ferner eine mit dem Abgastrakt stromauf der Bremsklappe verbundene, über ein Abgasrückführventil gesteuerte Abgasrückführleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsklappe (20) stromauf der Abgasturbine (3b) des Abgasturboladers (3) im Abgastrakt (9, 10) angeordnet ist und über ein Motorsteuergerät (21) auch im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine (1) zur Einsteuerung eines definierten Abgasgegendrucks betätigbar ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Bremsklappe (20) pneumatisch, hydraulisch oder bevorzugt elektrisch über einen entsprechenden Stellmotor (19) erfolgt.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) eine Registeraufladung mit einem Hochdruckturbolader (3) und einem Niederdruckturbolader (2) aufweist und dass die Bremsklappe (20) stromauf der Abgasturbine (3b) des Hochdruckturboladers (3) in den Abgastrakt (9, 10) eingesetzt ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern zwei Abgaskrümmer (7, 8) mit bis zur Abgasturbine (3b) geführten Abgasleitungen (9, 10) vorgesehen sind und dass in beiden Abgasleitungen (9, 10) je eine Bremsklappe (20) eingesetzt ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass von beiden Abgasleitungen (9, 10) stromauf der Bremsklappen (20) je eine Abgasrückführleitung (13, 14) mit je einem integrierten Abgasrückführventil (15) abzweigt, die in zumindest einem Abgaskühler (17) zusammengeführt und an die Ladedruckleitung (6) angeschlossen sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgastrakt (9, 10) stromauf der Bremsklappen (20) und/oder in der Ladedruckleitung (6) ein Drucksensor (24) eingesetzt ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (24) in der Ladedruckleitung (6) stromab eines Mittels (18) zur Beeinflussung des Ladedruckes angeordnet ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass das Mittel zur Beeinflussung des Ladedrucks ein steuerbares Drosselventil (18) ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in der Abgasrückführleitung (16) und/oder in der Ladedruckleitung (6) und/oder in dem Ansaugverteiler (25) wenigstens ein Temperatursensor (26) eingesetzt ist, der an das Motorsteuergerät (21) zur Steuerung der Bremsklappen (20) angeschlossen ist.
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